Насосы ВГ
Насосы ВГ: технические характеристики, конструкция, сфера применения и особенности эксплуатации
Насосы типа ВГ (вертикальные, герметичные, с гидрозащитой) представляют собой погружные электронасосы, предназначенные для перекачивания чистой холодной или горячей воды, а также других жидкостей, близких к воде по плотности, вязкости и химической активности. Основная сфера их применения – системы водоснабжения, отопления, кондиционирования, циркуляции и повышения давления в жилых, коммерческих и промышленных зданиях. Отличительной чертой насосов ВГ является вертикальное исполнение с мокрым ротором, где ротор электродвигателя и подшипники охлаждаются и смазываются перекачиваемой жидкостью. Это обеспечивает высокий КПД, низкий уровень шума и длительный срок службы без необходимости технического обслуживания.
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструкция насоса ВГ представляет собой моноблочную систему, в которой насосная часть и электродвигатель объединены в едином корпусе. Вал двигателя и рабочее колесо (или несколько колес в многоступенчатых моделях) расположены на одной оси. Ключевые узлы:
- Корпус (гильза): Изготавливается из чугуна, нержавеющей стали или латуни. Служит статором электродвигателя и одновременно защищает внутренние компоненты.
- Статор электродвигателя: Изолирован от перекачиваемой среды тонкостенным стаканом из нержавеющей стали (гильза статора).
- Ротор: Насажен на вал и вращается в перекачиваемой жидкости. Изготавливается из магнитных материалов.
- Рабочие колеса и диффузоры: Обычно изготавливаются из термостойких полимеров (полипропилен, PPS) или латуни. Многоступенчатая конструкция позволяет достигать высоких напоров при компактных габаритах.
- Подшипники скольжения: Графито-керамические или керамико-керамические (оксид алюминия). Смазываются и охлаждаются перекачиваемой жидкостью.
- Термостат и обмотка с тепловой защитой: Защищают двигатель от перегрева при работе в нештатных режимах (сухой ход, заклинивание).
- Одноступенчатые (ВГ-О): Для систем с малым сопротивлением, где требуется высокий расход при относительно низком напоре (циркуляция в системах отопления, ГВС).
- Многоступенчатые (ВГ-М): Основной тип для систем повышения давления и водоснабжения. Каждая ступень увеличивает давление на выходе, позволяя достигать напоров в десятки и сотни метров.
- Фланцевое присоединение (ВГ-Ф): Наиболее распространенный тип для врезки в трубопроводы диаметром от DN 32 и более. Обеспечивает надежное, разъемное соединение.
- Резьбовое присоединение (ВГ-Р): Применяется для маломощных насосов и трубопроводов малого диаметра (до 1-1.5″).
- Для холодной воды (до +70°C): Стандартное исполнение.
- Для горячей воды (до +110°C, реже до +130°C): Исполнение с термостойкими уплотнениями, материалами и специальным теплостойким стаканом статора.
- Стандартное (чугун/полимер): Корпус – чугун, рабочие колеса – термопласт.
- Из нержавеющей стали: Для агрессивных сред или повышенных требований к гигиене (пищевая промышленность).
- С латунными рабочими колесами: Для повышенной износостойкости.
- Подача (Q): Объем жидкости, перекачиваемой в единицу времени (м³/ч, л/мин).
- Напор (H): Приращение удельной энергии жидкости на выходе из насоса относительно входа. Измеряется в метрах водяного столба (м). Определяет, на какую высоту или против какого давления насос может подавать воду.
- Потребляемая мощность (Nпотр): Электрическая мощность, потребляемая насосом из сети (кВт).
- Мощность на валу (N): Гидравлическая мощность, передаваемая насосом жидкости. Всегда меньше потребляемой.
- КПД (η): Отношение полезной гидравлической мощности к потребляемой электрической. Для насосов ВГ обычно находится в диапазоне 30-60% в зависимости от размера и режима работы.
- Номинальная частота вращения: Для стандартных насосов, питающихся от сети 50 Гц – 2900 об/мин (2-полюсные двигатели) или 1450 об/мин (4-полюсные).
- Допустимое рабочее давление (PN): Максимальное избыточное давление в корпусе насоса, при котором гарантируется длительная и безопасная работа. Обычно 6, 10 или 16 бар.
- Повысительные станции в системах ХВС и ГВС: Для поддержания необходимого давления в верхних этажах зданий, на удаленных точках водоразбора.
- Циркуляция в системах отопления: Обеспечение принудительного движения теплоносителя в замкнутых контурах. Используются насосы для горячей воды (маркировка «Г»).
- Системы кондиционирования и охлаждения: Циркуляция воды в чиллерах, фанкойлах, градирнях.
- Промышленные технологические линии: Подача воды для промывки, охлаждения оборудования.
- Системы пожаротушения: В качестве джампер-насосов или насосов повышения давления.
- Низкий уровень шума и вибрации: Достигается за счет работы ротора в жидкости, которая выступает в роли демпфера, и отсутствия вентилятора охлаждения.
- Высокий КПД: Отсутствие торцевых уплотнений вала (сальников) минимизирует механические потери.
- Не требуют обслуживания: Отсутствие смазки и необходимости замены уплотнений.
- Компактность: Вертикальное исполнение и мокрый ротор позволяют минимизировать габариты.
- Длительный срок службы: При условии работы на чистой жидкости ресурс до 10-15 лет.
- Возможность работы в режиме «сухого» монтажа: Не требуется погружение в жидкость, только заполнение корпуса.
- Чувствительность к качеству перекачиваемой жидкости: Абразивные механические примеси приводят к быстрому износу подшипников и рабочих колес.
- Требование правильной ориентации: Строго вертикальный монтаж вала. Допустимые отклонения не превышают 1-2 градуса.
- Ограничения по температуре и вязкости: Предназначены для жидкостей, близких к воде.
- Сложность ремонта: В случае выхода из строя обмотки статора или гильзы, ремонт часто нерентабелен, требуется замена блока «статор-гильза» или всего насоса в сборе.
- Необходимость заполнения корпуса перед пуском: Насос не может работать в режиме самовсасывания.
- Чистотой перекачиваемой жидкости (наличие песка, окалины резко сокращает жизнь подшипников и колес).
- Температурным режимом (работа на предельных температурах ускоряет старение материалов).
- Режимом работы (постоянная работа в зоне оптимального КПД продлевает ресурс, частые включения/выключения и работа на закрытую задвижку – сокращают).
- Качеством электропитания (скачки напряжения).
- Правильностью монтажа и заполнения системы.
Принцип работы основан на центробежной силе. При вращении рабочего колеса жидкость от центра отбрасывается к периферии, где собирается в спиральном отводе или направляется в следующую ступень через диффузор. Кинетическая энергия вращения преобразуется в энергию давления.
Классификация и основные типы насосов ВГ
Насосы ВГ классифицируются по нескольким ключевым параметрам:
1. По количеству ступеней (рабочих колес):
2. По типу присоединения:
3. По температурному режиму перекачиваемой среды:
4. По материалу исполнения:
Основные технические характеристики и их взаимосвязь
При выборе насоса ВГ ключевыми являются следующие параметры:
Зависимость напора от подачи (Q-H) является основной характеристикой насоса. Для многоступенчатых насосов ВГ она имеет пологую форму, что позволяет поддерживать стабильный напор при изменяющемся расходе. Рабочая точка насоса определяется пересечением его характеристики Q-H с характеристикой гидравлической сети.
| Модель насоса | Кол-во ступеней | Подача, м³/ч | Напор, м | Номинальная мощность, кВт | Присоединение |
|---|---|---|---|---|---|
| 1ВГ 20/6 | 6 | 2.0 | 48 | 0.75 | Фланец DN 32 |
| 1ВГ 40/10 | 10 | 4.0 | 100 | 2.2 | Фланец DN 40 |
| 1ВГ 70/8 | 8 | 7.0 | 64 | 2.2 | Фланец DN 50 |
| 1ВГ 100/7 | 7 | 10.0 | 49 | 2.2 | Фланец DN 65 |
Области применения и схемы установки
Насосы ВГ нашли широкое применение благодаря своей надежности и бесшумности.
Типовая схема установки: Насос ВГ монтируется на обводной линии (байпасе) основного трубопровода. Обязательна установка запорной арматуры (шаровых кранов) до и после насоса для возможности его обслуживания или замены. На всасывающей линии рекомендуется установка фильтра грубой очистки (грязевика) для защиты от механических примесей. Для гашения гидроударов и компенсации температурных расширений могут устанавливаться мембранные баки. На напорной линии часто монтируется обратный клапан для предотвращения обратного тока воды при остановленном насосе.
Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами насосов
Преимущества насосов ВГ:
Недостатки насосов ВГ:
Типовые неисправности, причины и методы их устранения
| Неисправность | Возможные причины | Методы устранения |
|---|---|---|
| Насос не запускается | 1. Отсутствие напряжения в сети. 2. Срабатывание тепловой защиты. 3. Заклинивание ротора (засор, известковые отложения). 4. Неисправность блока управления или конденсатора (для однофазных моделей). | 1. Проверить напряжение, предохранители, автоматический выключатель. 2. Дать двигателю остыть, найти причину перегрева. 3. Разобрать и промыть насос, проверить свободное вращение ротора вручную. 4. Проверить и заменить электронные компоненты. |
| Насос работает, но не дает давления/подачи | 1. Неправильное направление вращения (для трехфазных). 2. Завоздушивание насоса. 3. Засорение всасывающего фильтра или рабочего колеса. 4. Сильный износ рабочих колес или уплотнительных колец. 5. Утечка в трубопроводе на всасывании. | 1. Поменять местами две фазы на клеммах двигателя. 2. Остановить насос, стравить воздух через воздухоотводчик, повторно заполнить. 3. Очистить фильтр и проточную часть. 4. Заменить изношенные детали. 5. Обнаружить и устранить утечку. |
| Насос отключается по тепловой защите | 1. Работа в режиме «сухого хода» (без воды). 2. Засорение системы, работа на закрытую задвижку. 3. Повышенная температура перекачиваемой жидкости. 4. Неправильный подбор насоса (рабочая точка смещена влево от оптимальной). 5. Пробой гильзы статора и попадание влаги в обмотку. | 1. Обеспечить наличие жидкости, проверить условия всасывания. 2. Открыть задвижки, очистить фильтры. 3. Убедиться, что температура среды не превышает паспортную. 4. Пересчитать гидравлику сети, заменить насос на подходящий. 5. Проверить обмотку мегомметром, заменить блок статора. |
| Повышенный шум или вибрация | 1. Кавитация (недостаточное давление на всасывании). 2. Износ подшипников скольжения. 3. Наличие воздуха в системе. 4. Ослабление креплений насоса или трубопроводов. | 1. Проверить условия на всасывании (давление, высоту подъема). 2. Заменить изношенные подшипники и вал. 3. Стравить воздух, проверить герметичность всасывающей линии. 4. Затянуть крепежные соединения. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем насос ВГ отличается от насоса ЦНС?
Насос ЦНС (центробежный насос секционный) – это горизонтальный консольный насос с сухим ротором и торцевым уплотнением. Он требует периодического обслуживания сальников или торцевых уплотнений, шумнее, но, как правило, более ремонтопригоден, менее чувствителен к качеству воды и может перекачивать жидкости с мелкодисперсными абразивными включениями. ВГ – бесшумный, необслуживаемый, но чувствительный к чистоте воды насос для систем инженерного обеспечения зданий.
Можно ли использовать насос ВГ для перекачки других жидкостей, кроме воды?
Да, но с существенными оговорками. Допускается перекачка незагрязненных жидкостей, близких к воде по плотности (в пределах ±10%) и вязкости (не более 1-2 сСт), химически неагрессивных к материалам насоса (чугун, нержавеющая сталь, EPDM, керамика, термопласты). Перед применением необходимо свериться с химической стойкостью материалов насоса. Для вязких, агрессивных или абразивных сред насосы ВГ не подходят.
Как правильно подобрать насос ВГ для системы повышения давления?
Необходимо определить две ключевые величины: требуемую подачу (Q, м³/ч) и требуемый напор (H, м). Подача складывается из суммарного расхода всех одновременно включаемых точек водоразбора. Напор рассчитывается по формуле: H = Hг + Hп + Hсв + Hсв.тр., где Hг – геодезическая высота подъема от точки всасывания до самой высокой точки разбора; Hп – необходимое избыточное давление в этой точке (обычно 2-3 бара или 20-30 м); Hсв – свободный напор у диктующего водоразборного устройства; Hсв.тр. – потери напора на трение в трубопроводах, арматуре и фильтрах на расчетном расходе. Насос выбирается так, чтобы его рабочая точка (пересечение его Q-H характеристики с характеристикой сети) лежала в зоне максимального КПД.
Что такое «сухой ход» и почему он опасен для насоса ВГ?
«Сухой ход» – это работа насоса без перекачиваемой жидкости. Для насоса ВГ это аварийный режим. Жидкость выполняет функции смазки подшипников скольжения и охлаждения двигателя. При ее отсутствии подшипники изнашиваются за секунды, а ротор быстро перегревается, что приводит к заклиниванию, разрушению рабочих колес и выходу из строя обмотки статора. Защита от сухого хода (поплавковые выключатели, реле давления или потока, электродные датчики) обязательна для установок, где есть риск осушения всасывающей линии.
Какой срок службы у насосов ВГ и от чего он зависит?
Номинальный срок службы качественных насосов ВГ при работе в номинальных условиях составляет 10-15 лет. Фактический ресурс определяется:
Заключение
Насосы типа ВГ являются высокоэффективным и надежным решением для организации циркуляции и повышения давления в системах водоснабжения и отопления зданий. Их выбор, основанный на точном гидравлическом расчете, учете свойств перекачиваемой среды и соблюдение правил монтажа и эксплуатации, гарантирует стабильную и долговечную работу. Понимание конструктивных особенностей, преимуществ и ограничений данного типа оборудования позволяет инженерам-проектировщикам и монтажникам оптимально интегрировать их в инженерные системы, минимизируя риски отказов и обеспечивая энергоэффективность.